Следующим шагом в развитии оперативной памяти явилась память синхронная или SDRAM (synchronous dynamic RAM). Из названия уже можно сделать кое-какие выводы о принципе ее работы. Во-первых, это память динамическая, то есть с технологической точки зрения ближайший родственник классических EDO и FPM. Она точно так же хранит информацию в виде заряда на конденсаторах и требует периодического обновления данных (refresh). Во-вторых, это память синхронная, то есть работающая на одной частоте с чем-то. Этим загадочным чем-то является системная шина. Если в асинхронной памяти промежутки времени, требуемые на отдельные операции, были неизменны (допустим, 70 наносекунд на выборку первого байта и 40 - последующих), то в случае SDRAM эти величины строго привязаны к частоте шины. Возникает законный вопрос: зачем это нужно? Дело в том, что при частоте шины 66 МГц доступ к той же EDO-памяти происходит следующим образом: первый байт считывается за 5 тактов, последующие байты в той же строке считываются за 2 такта. Таким образом, на считывание четырех байтов уйдет 5+2+2+2 такта (а чтобы заполнить строку кэша, необходимо считать все четыре байта). Очевидно, что процессору приходится некоторое время простаивать. Если же синхронизировать процесс считывания с частотой шины, то получится 5-1-1-1, значит, время простоя будет меньше. Это - объяснение на пальцах, а теперь рассмотрим этот процесс подробнее.

Вначале, как всегда, на шину адреса выставляется нужное значение адреса. Дальше оно раскладывается на адрес строки и адрес столбца, которые поочередно подаются на матрицу запоминающих элементов. Адреса строки и столбца подаются на одни и те же контакты микросхемы, поэтому их нельзя передавать одновременно (по той же причине доступ к первому байту занимает больше времени). Дальше начинаются различия: в обычной памяти считывание адресов и управляющих сигналов осуществлялось асинхронно, соответственно, для надежного считывания сигнал должен был иметь определенную длительность. В SDRAM считывание всех сигналов производится по положительному фронту тактового импульса, следовательно, проблема их временного согласования решается намного проще. Далее, на обычную память необходимо было подавать внешние сигналы RAS и CAS при считывании каждого байта (соответственно операции эти занимали больше времени). Микросхема SDRAM имеет специальный регистр (Mode Register), с помощью которого задается определенный режим чтения (или записи). После обращения к первому байту (адреса строки и столбца подаются извне) сигналы для считывания последующих значений (аналог адреса столбца) генерируются каждый такт самой микросхемой. Таким образом можно запрограммировать последовательное считывание одного, двух, четырех, восьми байт или считывание всей строки матрицы. При таком пакетном режиме (burst mode) работы задержка в несколько тактов будет только между обращением к памяти и первым байтом данных, последующие же байты будут поступать на шину данных каждый такт. Еще одна особенность SDRAM заключается в том, что в одной микросхеме (и, соответственно, на одном модуле DIMM) находится два банка памяти (независимые матрицы). Это позволяет одновременно держать несколько активных строк и осуществлять к ним поочередный доступ. В результате можно получить непрерывный поток данных, поскольку во время подготовки к работе одного банка данные будут считываться из другого (этот метод называется interleaving или чередование). Благодаря использованию пакетного режима и чередования, SDRAM по скорости доступа превосходит (в принципе) обычную память почти в 3 раза. Кроме того, данный выигрыш касается не только чтения, как у EDO, но и записи. Однако на деле при частоте шины 66 мегагерц это преимущество будет довольно слабо заметно. Дело в том, что для EDO скорость будет 5-2-2-2, а для SDRAM - 5-1-1-1. Однако при увеличении частоты шины EDO (с фиксированными задержками) начнет отставать (времена порядка 6-3-3-3 на 100 МГц для 55 ns EDO), а вот с SDRAM этого не случится.

Теперь несколько замечаний о маркировке SDRAM. В отличие от EDO и FPM, для которых указывается время доступа к первому байту (например, 60 наносекунд), для SRDAM указывают время, соответствующее максимальной рабочей частоте (стандартно - 10 нс или 100 МГц). Однако учтите, что это время справедливо только для самой микросхемы - в силу проблем с синхронизацией (из-за разводки модуля и чипсета) рабочая частота модуля, скорее всего, будет ниже (в данном случае около 80 МГц). Поэтому при разработке чипсета BX (первого чипсета, официально работающего на частоте 100 МГц) компания Intel приняла спецификацию PC-100, описывающую, в том числе, и параметры синхронной памяти. Сертифицированные согласно PC-100 модули SDRAM должны работать на частотах 100 МГц (хотя на самом деле этого может и не быть) - от всех остальных модулей SDRAM этого требовать нельзя (хотя на самом деле они могут вполне нормально работать - все зависит от изготовителя). Под словом "работать" здесь имеется в виду не просто функционировать, но еще и обеспечивать те самые заявленные 5-1-1-1. Вот что такое на самом деле SDRAM-100 и почему она дороже. Поддерживается на текущий момент SDRAM следующими чипсетами: Intel 430VX (плохо оптимизорован для SDRAM, по причине чего она работает даже медленнее, чем EDO), Intel 430TX, все чипсеты Intel для Pentium II, SiS5571 (то же, что и VX), SiS5597, Ali Alladin 4 и 5, VIA Apollo VP3 и MVP3.

Кстати, последний из перечисленных чипсетов поддерживает так называемую SDRAM II или DDR (double data rate - удвоенная скорость передачи данных) SDRAM. Это - синхронная память второго поколения, в которой операции происходят по обоим фронтам тактового сигнала, увеличивая таким образом скорость передачи данных вдвое (те самые DDR) - до 1.6 гигабайта в секунду. Еще одно отличие DDR SDRAM от обычной SDRAM заключается в том, что из-за особенностей технологии максимальная рабочая частота для SDRAM составляет 133 МГц, а для DDR SDRAM - до 200 МГц. Сейчас DDR SDRAM еще не стала стандартом и является лишь одним из претендентов на звание памяти будущего. Соответственно и существует она лишь в виде опытных экземпляров, на которых, впрочем, был собран вполне неплохо работающий демонстрационный компьютер. Еще один вариант дальнейшего развития синхронной памяти - ESDRAM (enhanced SDRAM), разработанная Ramtron International Corporation. ESDRAM представляет собой обычную SDRAM, на которой дополнительно расположена статическая память (SRAM). Таким образом получается аналог небольшого кэша данных прямо на микросхеме памяти, что позволяет увеличить быстродействие до тех же 200 МГц, что и у DDR SDRAM (ESDRAM также работает по обоим фронтам тактового сигнала). Сейчас существует, как минимум, один чипсет, поддерживающий ESDRAM.

Теперь поговорим о распальцовке, то бишь упаковке, модулей памяти. EDO и FPM сейчас в основном используются в виде 72-контактных модулей SIMM (single in line memory module). Контакты с разных сторон модуля соединены между собой (поэтому и single). Такой модуль является 32-разрядным, и поэтому в материнские платы Pentium с 64-разрядной шиной их надо устанавливать по два. SDRAM (и некоторое количество EDO) выпускается в виде 168 контактных модулей DIMM (dual in line memory module). Эти модули 64-разрядные и поэтому их можно устанавливать по одному. Еще одно различие между EDO и SDRAM: первая использует напряжение питания 5 вольт, а вторая - только 3.3. По этой причине не рекомендуется одновременно устанавливать SIMM и SDRAM DIMM. Конечно, питание у них будет раздельное, но вот шина данных - общая. При этом 5 вольт с выхода SIMM будут попадать на выходы DIMM, рассчитанные на 3.3 вольта. Ничем хорошим это, естественно, не закончится. Модуль DIMM может нормально проработать несколько месяцев, а потом неожиданно сгореть. Однако фирмы-производители быстро поняли суть проблемы и стали выпускать модули, устойчивые к подобным издевательствам. Так что проверьте на сайте производителя, являются ли микросхемы SDRAM совместимыми с SIMM (5V tolerant). Далее, некоторые модули DIMM оснащаются специальными микросхемами SPD (serial presence detect) EEPROM (постоянная память объемом 256 байт), служащими для распознавания типа модуля при включении компьютера. Поскольку стандарт на SPD принимался уже после того, как началось активное использование SDRAM, то с его поддержкой возникла серьезная путаница. Однако можно точно сказать, что чипсет Intel LX работает только с SPD модулями. Ну вот, собственно, и все, что можно было сказать про SDRAM.

Константин АФАНАСЬЕВ,
[email protected]

Вопрос, сравнимый по значимости с великим "Быть или не быть?" - как различить тип памяти по маркировке на микросхемах. А ответ на самом деле прост - достаточно посмотреть в таблицу. Быстродействие схемы памяти тоже легко узнать по маркировке. Возьмем, к примеру, схему с маркировкой HYB314105BJ-06. Это будет EDO (5 перед буквами) память производства Siemens (HYB31, да и на схеме наверняка написано) со временем доступа (-06) 60 наносекунд.